Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Лабораторные работы

№ 6. Изучение равновесия тела под действием нескольких сил

Цель работы

Убедиться в правильности первого и второго условий равновесия.

Теоретическая часть

Для равновесия твёрдого тела необходимо и достаточно выполнение двух условий:

1) векторная сумма внешних сил, действующих на тело, должна быть равна нулю:

1 + 2 + ... = 0;

2) алгебраическая сумма моментов сил, действующих на твёрдое тело, относительно оси вращения должна быть равна нулю:

M1 + M2 + ... = 0.

Момент силы считается положительным, если сила вызывает вращение против часовой стрелки, и отрицательным, если сила вызывает вращение по часовой стрелке.

Оборудование

Три динамометра, небольшое колечко, набор грузиков, планка с отверстиями, штатив, транспортир.

Порядок выполнения работы

Проверьте первое условие равновесия.

1. Укрепите конец одного из динамометров (рис. Л.5). Второй его конец зацепите за кольцо.

2. Зацепите два других динамометра за это же кольцо и тяните таким образом, чтобы два последних динамометра образовывали прямой угол. Когда кольцо станет неподвижным, снимите показания динамометров.

3. Повторите опыт, стараясь расположить динамометры так, чтобы угол между ними был 120°. Снимите показания динамометров.

4. Запишите результаты измерений в таблицу 8.

5. Рассчитайте равнодействующую сил F₂ и F₃: Сравните полученное значение со значением F₁. Сделайте вывод.

6. Нарисуйте три силы под углом 120°. Убедитесь в том, что при равновесии эти силы равны.

Проверьте второе условие равновесия.

1. Возьмите планку с отверстиями (рис. Л.6, а) и закрепите её на штативе.

2. С одной стороны от точки закрепления на расстоянии l₁ = 4 см подвесьте грузик массой m₁.

3. Подвешивайте меньший грузик массой m₂ с другой стороны на разных расстояниях l₂ до тех пор, пока планка не установится горизонтально. Запишите значения масс грузиков и расстояний от точки закрепления планки до грузиков в таблицу 9.

4. К первому грузику на левой стороне планки подвесьте ещё один грузик массой m₃.

5. С правой стороны подвесьте ещё один грузик массой m₄ на таком расстоянии l₄, чтобы планка опять вернулась в горизонтальное положение. Запишите все значения в таблицу 9.

При подвешивании грузика на планку действует сила давления крючка (рис. Л.6, б). Эта сила давления по третьему закону Ньютона равна силе, действующей на крючок, которая, в свою очередь, равна силе тяжести, так как грузик находится в состоянии равновесия. Поэтому при расчётах можно использовать силу тяжести грузика.

По данным таблицы 9 вычислите сумму моментов сил, действующих на планку и алгебраическую сумму сил, действующих на планку.

Сделайте вывод.